 |
Роботы первого поколения - обучаемые манипуляторы
|
|
|
|
Манипулятор
Манипуля́тор — механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов. Это значение закрепилось за словом с середины XX века, благодаря применению сложных механизмов для манипулирования опасными объектами в атомной промышленности.
Устройство и применение
Основу манипуляторов составляют пространственные механизмы со многими степенями свободы. Манипуляторы выполняют работы в средах, недоступных или опасных для человека (подводные глубины, вакуум, радиоактивная среда и другие агрессивные среды), вспомогательные работы в промышленном производстве. Манипуляторы используются в медицинской технике (например, в протезировании). Манипуляторы изучает теория манипуляторов, которая является разделом теории машин и механизмов. В узком смысле манипулятором называется механическая рука.
Манипуляторы делятся на управляемые человеком и автоматические манипуляторы (роботы-манипуляторы как разновидность роботов). Развитие манипуляторов привело к созданию промышленных роботов. Проектирование механизмов-манипуляторов требует решения таких задач, как создание манёвренности, устойчивости в работе, выбор правильного соотношения полезных и холостых ходов. Иногда требуется проектирование таких систем, в которых оператор чувствует усилие, создаваемое на рабочем органе или на грузозахвате.
Рассматривается также внедрение комплексов манипуляционных роботов в образовательный процесс
Виды
· Манипулятор (в горном деле) — основной механизм буровой каретки, предназначенный для перемещения в призабойном пространстве автоподатчика с перфоратором (бурильной машиной).
|
|
|
· Манипулятор (в металлургии) — машина для выполнения вспомогательных операций, связанных с изменением положения заготовки при обработке металлов давлением. Различаются прокатный и ковочный манипулятор. В кузнечных и прокатных цехах используются подвесные и напольные манипуляторы, которые являются разновидностью кантователей (механизмов для переворачивания (кантовки) изделий).
· Манипулятор (в ядерной технике) — приспособление для работы с радиоактивными веществами, исключающее непосредственный контакт человека с этими веществами.
· Манипуляторами оснащаются гидростаты для ведения океанографических и других работ на глубинах.
· Платформа Гью — Стюарта — разновидность параллельного манипулятора, в которой используется октаэдральная компоновка стоек. Имеет шесть степеней свободы. Применяется в станкостроении, подводных исследованиях, авиационных спасательных операциях на море, летательных тренажёрах, позиционировании спутниковых антенн, в телескопах и в ортопедической хирургии.
· Кран-манипулятор — мобильная грузоподъёмная машина, включающая грузоподъёмный кран стрелового типа, смонтированный на автомобильном шасси и служащий для его загрузки и разгрузки
В процессах обработки металлов давлением -- машина для выполнения вспомогательных операций, связанных с изменением положения заготовки.
«МЕХАНИЧЕСКИЕ РУКИ»
История механических рук начинается с… атомной физики. Дело в том, что многие материалы, с которыми приходится иметь дело в этой области науки, обладают радиоактивностью - свойством выделять в окружающее пространство опасные для здоровья человека лучи. Механические руки стали устанавливать там, куда доступ человека нежелателен, а сам он, управляющий руками, располагался в другом, безопасном помещении. Можно сказать, что в этих копирующих манипуляторах была использована та же идея, что и в известных всем куклах - марионетках. Оператор, работающий на манипуляторе, рукой приводит в движение управляющий механизм, звенья которого соединены с соответствующими звеньями исполнительного механизма, повторяющего все движения руки оператора.
|
|
|
При работе с радиоактивными веществами расстоянии от оператора до исполнительных рук манипулятора может доходить до десятков метров, при работах в подводном мире - до тысяч метров. При применении манипуляторов в космическом пространстве это расстояние будет измеряться сотнями тысяч, миллионами километров… Надёжное и точное управление на значительном расстоянии - вот первое требование, которое предъявляют к любой конструкции копирующего манипулятора. Первое, но не единственное
РОБОТ ТИПА «РУКА»
Каждый робот рассчитан на выполнение той или иной работы, которая и определяет его конструкцию, размеры, степень подвижности, число рук и пальцев на руке, грузоподъёмность, точность движения и т.д. Независимо от того, стоит ли робот возле станков, передвигается между ними или ползает под потолком, у него всегда есть мощная механическая рука с двумя или четырьмя пальцами. Роботы отличаются один от другого общим видом, габаритами и техническими характеристиками, но у них есть и общие признаки. На рис. 4 изображена структурная схема такого робота. Рукой управляет либо оператор с пульта, либо мозг робота - его ЦВМ (цифровая вычислительная машина). В блоке памяти находится программа действий робота, которую вводят в него или которую он приобретает во время обучения.
Общий блок управления электрическими, гидравлическими или пневматическими двигателями, расположенными в плече руки, предплечье, в кисти, состоит из цепей управления движением руки по каждой из координатных осей. Сколько степеней свободы у руки, столько и цепей управления.
Структурная схема робота.
Робот - манипулятор, встав на рабочее место, согласовывает свою работу с обслуживаемым технологическим оборудованием. Движения руки точные, повороты строго рассчитаны во времени. Робот с оборудованием образует автоматизированную ячейку. Из таких ячеек составляют робототехнологические комплексы или линии. Одно из наиболее распространённых занятий роботов - манипуляторов - окраска изделий.
|
|
|
Каждый робот рассчитан на выполнение той или иной работы, которая и определяет его конструкцию, размеры, степень подвижности, число рук и пальцев на руке, грузоподъёмность, точность движения и т.д. Независимо от того, стоит ли робот возле станков, передвигается между ними или ползает под потолком, у него всегда есть мощная механическая рука с двумя или четырьмя пальцами. Роботы отличаются один от другого общим видом, габаритами и техническими характеристиками, но у них есть и общие признаки. На рис. 4 изображена структурная схема такого робота. Рукой управляет либо оператор с пульта, либо мозг робота – его ЦВМ (цифровая вычислительная машина). В блоке памяти находится программа действий робота, которую вводят в него или которую он приобретает во время обучения.
Общий блок управления электрическими, гидравлическими или пневматическими двигателями, расположенными в плече руки, предплечье, в кисти, состоит из цепей управления движением руки по каждой из координатных осей. Сколько степеней свободы у руки, столько и цепей управления.
Рис. 4. Структурная схема робота.
Робот – манипулятор, встав на рабочее место, согласовывает свою работу с обслуживаемым технологическим оборудованием. Движения руки точные, повороты строго рассчитаны во времени. Робот с оборудованием образует автоматизированную ячейку. Из таких ячеек составляют робототехнологические комплексы или линии. Одно из наиболее распространённых занятий роботов – манипуляторов – окраска изделий
Окрашивают обычно способом набрызгивания. Чтобы защититься от вредного действия распыляемой краски, приходится работать в специальной маске, а рабочую зону оборудовать специальными защитными устройствами. Это сложно, дорого и все равно небезвредно для человека. Если же окраску изделий поручить манипулятору, а управление им человеку, это оздоровит условия работы и повысит производительность труда.
Сотни людей были заняты этой малопроизводительной работой, но им на смену пришли механические руки.
|
|
|
Эти несколько скупых примеров ясно свидетельствуют о том, как широко поле деятельности, открывающееся перед автоматическими манипуляторами в самых различных областях производства.
РОБОТЫ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ - ОБУЧАЕМЫЕ МАНИПУЛЯТОРЫ
Каждый промышленный робот - манипулятор состоит из двух основных частей: манипулятора и устройства управления. Первая отвечает за все необходимые движения, вторая - за управление ими. Описывая конструктивную компоновку робота для промышленности, трудно удержаться от сравнения его с «конструкцией» человека. Каждый промышленный робот имеет мозг - блок управления и механическую часть, включающую тело и руку. Тело робота - это, как правило, массивное основание или, как его называют, станина, а рука - многозвенный рычажный механизм - манипулятор. Чтобы рука могла совершать положенное ей многообразие движений, она имеет мышцы - привод. Задача мышц - преобразовывать сигналы блока управления в механические перемещения руки. Венчает механическую руку кисть или захватное устройство - схват.
Различают руки роботов и по размерам: есть экземпляры рук для работы с многотонными валами, а есть миниатюрнейшие щипчики - пинцетики для изделий микроэлектроники или часовых шестерёнок. Некоторые пальчики - усики манипулируют деталями, различимыми лишь в микроскоп.
|
|
|
